package com.sise.BFS;

import java.util.HashSet;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.Set;

/**
 *      题目：752. 打开转盘锁
 *
 *      你有一个带有四个圆形拨轮的转盘锁。每个拨轮都有10个数字： '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9' 。
 *      每个拨轮可以自由旋转：例如把 '9' 变为'0'，'0' 变为 '9' 。每次旋转都只能旋转一个拨轮的一位数字。
 *      锁的初始数字为 '0000' ，一个代表四个拨轮的数字的字符串。
 *      列表 deadends 包含了一组死亡数字，一旦拨轮的数字和列表里的任何一个元素相同，这个锁将会被永久锁定，无法再被旋转。
 *      字符串 target 代表可以解锁的数字，你需要给出最小的旋转次数，如果无论如何不能解锁，返回 -1。
 *
 *      输入：deadends = ["0201","0101","0102","1212","2002"], target = "0202"
 *      输出：6
 *      解释：
 *      可能的移动序列为 "0000" -> "1000" -> "1100" -> "1200" -> "1201" -> "1202" -> "0202"。
 *      注意 "0000" -> "0001" -> "0002" -> "0102" -> "0202" 这样的序列是不能解锁的，
 *      因为当拨动到 "0102" 时这个锁就会被锁定。
 *
 *
 *      // 计算从起点 start 到终点 target 的最近距离
 *      int BFS(Node start, Node target) {
 *          Queue<Node> q; // 核心数据结构 - 队列
 *          Set<Node> visited; // 避免走回头路
 *
 *          q.offer(start); // 将起点加入队列
 *          visited.add(start); // 将走过的路记录起来
 *          int step = 0; // 记录扩散的步数
 *
 *          // 当队列不为空时
 *          while (q not empty) {
 *              int sz = q.size();
 *              // 将当前队列中的所有节点向四周扩散
 *              for (int i = 0; i < sz; i++) {
 *                  Node cur = q.poll();
 *                  // 划重点：这里判断是否到达终点
 *                  if (cur is target)
 *                      return step;
 *                  // 将 cur 的相邻节点加入队列
 *                  for (Node x : cur.adj())
 *                      if (x not in visited) {
 *                          q.offer(x);
 *                          visited.add(x);
 *                      }
 *              }
 *              // 划重点：更新步数在这里
 *              step++;
 *          }
 *      }
 */
public class _752_openLock {
    public int openLock(String[] deadends, String target) {

        // 创建死亡密码锁，在 BFS 的过程中要避开
        Set<String> deads = new HashSet<>();
        for (String s : deadends) { deads.add(s); }

        // BFS 的核心数据结构：队列
        Queue<String> queue = new LinkedList<>();
        // 避免走回头路，记录已经穷举过的密码
        Set<String> visited = new HashSet<>();

        // 将起点加入到 队列、回头路
        queue.offer("0000");
        visited.add("0000");
        int step = 0;

        // 当队列不为空，那么就一直遍历循环
        while (!queue.isEmpty()) {
            int size = queue.size();                // 获取队列的长度

            for (int i = 0; i < size; i++) {        // 遍历此层的元素
                String poll = queue.poll();         // 逐渐取出每个元素

                if (deads.contains(poll)) {         // 判断是否到达了终点
                    continue;
                }
                if (poll.contains(target)) {
                    return step;
                }

                // 将一个节点的未遍历相邻节点加入队列：这里是将四个字符都向上向下拨动，看是否可以得到 target
                for (int j = 0; j < 4; j++) {
                    // 向上拨动，判断得到的值是否 拜访过、没有的话则加入到队列中
                    String up = plusOne(poll, j);
                    if (!visited.contains(up)) {
                        queue.offer(up);
                        visited.add(up);
                    }

                    String down = minusOne(poll, j);
                    if (!visited.contains(down)) {
                        queue.offer(down);
                        visited.add(down);
                    }
                }
            }
            step++;     // 第一个 for 结束后，也就是每一层结束后，那么步数加一
        }
        return -1;      // 如果穷举完都没找到目标，那么就是找不到了
    }


    // 辅助方法：将 s[j]的字符 向上拨动一次; 如果现在是 9，向上拨动就变为 0，将全部解析为字符，然后重新组装为字符串。
    public String plusOne(String s, int j){
        char[] ch = s.toCharArray();
        if (ch[j] == '9') {
            ch[j] = '0';
        }else {
            ch[j] += 1;
        }
        return new String(ch);
    }

    public String minusOne(String s, int j){
        char[] ch = s.toCharArray();
        if (ch[j] == '0'){
            ch[j] = '9';
        }else {
            ch[j] -= 1;
        }
        return new String(ch);
    }
}
